CN103477277A - 成像装置 - Google Patents

Abstract

为了即使在成像装置中的可移动部分的操作期间也对抖动的手精确地校正，角速度传感器(14)检测当手的抖动出现时的角速度(ω)。旋转角度计算单元(45)对角速度(ω)积分并且检测角度振动(θ)。平移加速度计算单元(55)从由加速度传感器(15)检测的第一平移加速度(Acc1)减去在透镜装置(11a)的操作期间产生的内部加速度，并且计算第二平移加速度(Acc2)。平移速度计算单元(57)对第二平移加速度(Acc2)积分并计算平移速度(V)。旋转半径计算单元(61)从角速度(ω)和平移速度(V)来计算旋转半径(R)。振动量计算单元(62)基于角度振动(θ)和旋转半径(R)来计算振动量(δ)。致动器(23a)驱动振动校正透镜(23)从而抵消振动量(δ)。

Description

成像装置

技术领域

本发明涉及具有相机抖动校正功能的图像拾取装置。

背景技术

作为图像拾取装置，如所公知的，存在数字相机和监控相机等。图像拾取装置一般被提供有自动对焦机构和自动曝光控制机构。近来，图像拾取装置还被提供有相机抖动校正机构，从而抑制由于相机抖动而导致出现的拍摄图像的图像质量劣化。当图像拾取装置根据持有图像拾取装置的手或手臂的移动而旋转或移位时，相机抖动出现。相机抖动是在1至10Hz的数量级上的低频振动。因此，为了校正相机抖动的目的，检测图像拾取装置的低频振动，并且然后，使得成像设备或在图像拾取透镜中包含的校正透镜移动从而消除低频振动。由此，抑制在屏幕上的图像模糊的出现。

当按下释放按钮等时，由于图像拾取装置的旋转导致的图像模糊(以下称为角度相机抖动)出现。另一方面，例如当持有相机的手臂移动时，由于图像拾取装置的平行移位导致的图像模糊(以下称为移位相机抖动)出现。在高放大率的大图像拍摄等中，移位相机抖动比角度相机抖动更不利地影响拍摄的图像。能够通过角速度传感器来检测角度相机抖动。然而，角速度传感器难以精确地检测移位相机抖动。鉴于上面的情况，近来，除了角速度传感器之外，还向图像拾取装置提供加速度传感器，从而检测图像拾取装置由于其平行移位导致的加速度，并且基于所检测的加速度来检测移位相机抖动的出现(专利文件1和2)。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：日本专利特开公布No.2010-286721

专利文件2：日本专利特开公布No.2010-025961

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文件1和2的每个中公开的图像拾取装置中，能够校正角度相机抖动和移位相机抖动。然而，仅当在图像拾取装置中的机械可移动部不操作时才能够精确地校正角度相机抖动和移位相机抖动。这是因为，在可移动部操作的同时，根据由于可移动部而导致的图像拾取装置的内部加速度，图像拾取装置的振动在角速度传感器和加速度传感器中引起噪声。在透镜单元中，机械可移动部是放大透镜、对焦透镜和孔径光阑等。在专利文件1和2的每一个中公开的图像拾取装置中，在透镜单元操作的同时，暂停相机抖动校正机构，并且在透镜停止单元的操作停止后，恢复相机抖动校正机构的操作。

在大多数情况下，在执行变焦操作、对焦或曝光控制等的同时，用户在监控器屏幕上观察直通图像(through-image)或者通过光学取景器来观看，从而确定要拍摄的图像的取景。因为在透镜单元操作的同时暂停相机抖动校正机构，所以直通图像或通过取景器观看的图像的图像质量由于相机抖动而劣化，并且由此，变得更难确定要拍摄的图像的取景。在大图像拍摄中，具体地说，因为放大率高，所以即使当略微的相机抖动出现时，图像质量的劣化也很显著。而且，在运动图像拍摄中，与图像拍摄相结合地执行变焦操作等。因此，存在下述问题：运动图像的图像质量劣化，因为每次执行变焦操作等时暂停相机抖动校正机构。

本发明的目的是提供一种图像拾取装置，该图像拾取装置即使在机械可移动部的操作期间也能够精确地执行相机抖动校正。

用于解决问题的手段

为了实现上面和其他目的，本发明的图像拾取装置包括：角速度检测器、加速度检测器、平移加速度计算器、平移速度计算器、旋转半径计算器、旋转角度计算器、抖动量计算器以及驱动器。而且，在图像拾取装置中布置了在成像光轴上布置的成像设备、用于在成像设备上形成被摄体的图像的成像光学***以及在其操作期间伴随内部加速度的出现的可移动部。角速度检测器根据图像拾取装置的旋转来检测角速度。加速度检测器根据图像拾取装置的平移运动来检测第一平移加速度。平移加速度计算器通过从第一平移加速度减去内部加速度来计算由外部因素对于图像拾取装置引起的第二平移加速度。平移速度计算器通过对第二平移加速度积分来计算平移速度。旋转半径计算器基于角速度和平移速度来计算旋转半径。旋转角度计算器通过对角速度积分来计算旋转角度。抖动量计算器基于旋转角度和旋转半径来计算包含角度相机抖动和移位相机抖动的相机抖动量，角度相机抖动由于成像光轴的旋转而出现，并且移位相机抖动由于成像光轴的平行移位而出现。驱动器在用于消除相机抖动量的方向上移动成像光学***整体或构成成像光学***的光学部件，或者移动成像设备，从而校正角度相机抖动和移位相机抖动。

优选的是，图像拾取装置进一步包括高通滤波器，用于从第一平移加速度去除重力加速度的分量。在该情况下，平移加速度计算器将内部加速度的频率分量与高通滤波器的截止频率作比较。当内部加速度的频率分量低于截止频率时，平移加速度计算器将第一平移加速度输出为第二平移加速度，而不从第一平移加速度减去内部加速度。当内部加速度的频率分量高于截止频率时，平移加速度计算器输出通过从第一平移加速度减去内部加速度而获得的值，来作为第二平移加速度。

平移加速度计算器优选地在可移动部的操作期间获取可移动部的位置信息，并且将位置信息二次微分，从而计算内部加速度。

通常，通过预定特定驱动样式来驱动可移动部。因此，优选的是，图像拾取装置进一步包括内部加速度计算器，用于基于驱动样式来计算内部加速度。

作为特定驱动样式，存在一种速度控制的样式，其中用于图示速度改变的图形具有梯形的形状。在该情况下，内部加速度计算器基于用于确定梯形速度控制的方面的参数来计算内部加速度。

作为特定驱动样式，存在基于三次或更高阶样条函数的样式。在该情况下，内部加速度计算器通过二次微分样条函数来计算内部加速度。

作为驱动样式，存在基于通过使用初始位置x₀、目标位置x_f、时间t和目标到达时间t_f表达的下面的五次函数的样式。在该情况下，内部加速度计算器通过将五次函数二次微分来计算内部加速度。

$x\left(t\right)=x_0-6\frac{x_0-x_f}{{t_f}^5}{t}^5+15\frac{x_0-x_f}{{t_f}^4}{t}^4-10\frac{x_0-x_f}{{t_f}^3}{t}^3$

内部加速度经常出现在透镜单元中。可移动部之一是在变焦时沿着成像光轴移动的放大透镜或用于驱动放大透镜的透镜驱动机构。

可移动部的另一个是在对焦时沿着成像光轴移动的对焦透镜或用于驱动对焦透镜的透镜驱动机构。

而且，可移动部的另一个是用于通过多个光阑叶片来在成像光轴上形成孔径开口的孔径光阑设备或用于移动光阑叶片的孔径驱动机构。

作为可移动部，存在在取景器的光学路径上布置的光学部件。

优选的是，抖动量计算器获取图像放大率和焦距，并且通过使用图像放大率、焦距、旋转角度和旋转半径来计算相机抖动量。

相机抖动驱动器优选地通过驱动在成像光学***中包含的相机抖动校正透镜来校正角度相机抖动和移位相机抖动。

本发明的效果

根据本发明，即使在执行变焦、对焦或孔径控制时，也能够精确地执行相机抖动校正，而不受可移动部影响。

附图说明

图1是图示图像拾取装置的结构的框图。

图2是图示角度相机抖动的方面的说明图。

图3是图示移位相机抖动的方面的说明图。

图4是图示相机抖动校正机构的框图。

图5是图示相机抖动校正的过程的流程图。

图6是图示根据第二实施例的相机抖动校正机构的框图。

图7是图示根据第二实施例的相机抖动校正的过程的流程图。

图8A是图示在加速时的速度样式的图形。

图8B是图示在加速时的内部加速度的图形。

图9A是图示在减速时的速度样式的图形。

图9B是图示在减速时的内部加速度的图形。

具体实施方式

[第一实施例]

在图1中所示的图像拾取装置10被用作数字相机或安防相机等。图像拾取装置10包括透镜单元11a和相机主体11b。在紧凑数字相机的情况下，透镜单元11a被提供为可移动进入和离开相机主体11b。在数字单反相机的情况下，透镜单元11a可拆卸地附接到相机主体11b。

相机主体11b包括成像设备12、相机抖动校正器13、角速度传感器14、加速度传感器15、AF检测电路16、AE/AWB检测电路17、主要由图像处理器34构成的图像处理***、CPU37等。

透镜单元11a具有由透镜组21、孔径光阑22和相机抖动校正透镜23构成的成像光学***。为了简化，透镜组21被描述为一个透镜，但是事实上，透镜组21包括多个透镜组。该多个透镜组包含在变焦时沿着光轴L移动的变焦透镜组(放大透镜和校正透镜)和在对焦时沿着光轴L移动的对焦透镜等。注意，在由两个透镜组构成的步进变焦透镜的情况下，对焦透镜也用作相机抖动透镜。

诸如放大透镜的可移动透镜被诸如音圈电机(VCM)、步进电机等的致动器21a驱动。在步进变焦中，交替地执行变焦操作和对焦操作，并且因此，使用一个致动器21a。在使用正常的变焦透镜的情况下，存在两种致动器，即，用于变焦操作的致动器和用于对焦操作的致动器。响应于操作部38的变焦按钮的操作，由CPU37通过驱动器(未示出)驱动用于变焦操作的致动器。基于从AF检测电路16等输入的对焦信号来驱动用于对焦操作的致动器。

孔径光阑22具有多个可移动光阑叶片。通过孔径光阑22调整在光轴L上形成的孔径开口的大小，从而控制入射光的量。光阑叶片的每一个被诸如音圈电机(VCM)、步进电机等的致动器22a驱动。基于来自AE/AWB检测电路17的亮度信号来驱动致动器22a。

相机抖动校正透镜23被布置为能够在垂直于光轴L的方向上移动，并且被使得在图像拾取装置10中的相机抖动出现时在用于消除相机抖动的方向上移动，相机抖动导致角度相机抖动或移位相机抖动。相机抖动校正透镜23被诸如音圈电机(VCM)、步进电机等的致动器23a驱动。通过相机抖动校正器13来控制相机抖动校正透镜23的移动方向和移动量。

例如，CCD图像传感器被用作成像设备12。成像设备12拍摄通过透镜单元11a的成像光学***形成的图像。在成像设备12的成像表面上以预定的对齐方式排列多个像素。像素的每一个光电转换来自被摄体的光，并且累积信号电荷。以时间顺序读出成像设备12的像素的每一个的信号电荷，并且然后该信号电荷作为成像信号发送到模拟前端(AFE)31。如所公知的，AFE31通过执行相关双采样来去除噪声、执行白平衡校正等。来自AFE31的成像信号被A/D转换器31转换为图像数据，并且然后被发送到数字信号处理器(DSP)33。

DSP33用作：图像质量校正处理器，用于对输入的图像数据进行信号处理，诸如灰度校正处理和伽马校正处理；以及，压缩/解压缩处理器，用于根据诸如JPEG的预定格式来压缩/解压缩图像数据。而且，在DSP33中进行各种校正处理后，图像数据在图像处理器34中进行诸如边缘增强处理的图像处理。在图像处理器34中进行图像处理后，图像数据被存储在存储单元35中或者被显示在显示部36上。

显示部36由LCD等构成。在取景操作期间，拍摄运动图像，并且在显示部36上显示由一些像素构成的运动图像(即，直通图像)。而且，在显示部36上显示或再现在诸如存储器卡(在附图中未示出)的存储设备中存储的静止图像或运动图像。另外，在模式设置期间，在显示部36上显示操作菜单、设置菜单等。能够使用操作部38来选择这样的菜单。

AF检测电路16基于从DSP33输出的图像数据来检测焦距。AF检测电路16从在图像数据中的预定AF检测区域提取高频分量，并且输出通过相加高频分量而获得的评估值。参考所获得的评估值，使得成像光学***的对焦透镜移动，从而检测评估值变为最大的焦点对准位置。在焦点对准位置处，在AF检测区域中的对比度变得最大。对焦透镜被设置到检测的焦点对准位置。

AE/AWB检测电路17基于从DSP33输出的图像数据来计算白平衡校正量和曝光量(即，孔径值和快门速度)。AFE根据白色彩平衡校正量来设置用于两种颜色的放大器的增益，并且控制在成像信号中的色彩平衡。而且，透镜单元11a根据孔径值来调整孔径光阑22的孔径开口。而且，透镜单元11a根据快门速度来调整成像设备12的电荷累积时间。

在出现图像拾取装置10的相机抖动时，角速度传感器14的测量***检测由于图像拾取装置10的旋转导致的角速度ω，并且加速度传感器15的测量***检测由于图像拾取装置10的平行移位导致的第一平移加速度Acc1。相机抖动校正器13分别基于角速度ω和第一平移加速度Acc1来计算角度相机抖动θ和移位相机抖动Y。基于这两种相机抖动来计算相机抖动量δ，并且将其发送到致动器23a。致动器23a根据相机抖动量δ来驱动相机抖动校正透镜23从而消除图像模糊。因此，在图像拾取装置10中，通过移动相机抖动校正透镜23来同时收集角度相机抖动θ和移位相机抖动Y。

CPU37响应于来自操作部38的输入而综合地控制图像拾取装置10的每一个部件。操作部38由下述部分构成：电源按钮；通过两步，即半按和全按，来按下的释放按钮；菜单按钮；功能键等。当例如半按释放按钮时，CPU37使得AF检测电路16执行自动对焦控制，并且使得AE/AWB检测电路17自动控制曝光量。

如图2中所示，角度相机抖动θ是由光轴L围绕旋转中心C的旋转而导致的，并且通过对角速度ω积分来计算。通过对第一平移加速度Acc1积分来计算平移速度V。旋转半径R例如是从旋转中心C至角速度传感器14的长度，并且基于由R=V/ω表达的关系使用平移速度V和角速度ω来计算旋转半径R。另外，如图3中所示，通过在垂直于光轴L的平面中平行移位图像拾取装置10导致移位相机抖动Y，并且基于由Y=R·θ表达的关系使用角度相机抖动θ和旋转半径R来计算移位相机抖动Y。

注意，使用角度相机抖动θ、移位相机抖动Y、图像放大率β和焦距f，通过δ=(1+β)fθ+βY来表达由相机抖动校正器13计算的相机抖动量δ。因为如上所述建立由Y=Rθ表达的关系，所以通过δ=(1+β)fθ+βRθ来表达相机抖动量δ。因此，为了计算相机抖动量δ，必须精确地计算角度相机抖动θ和旋转半径R。具体地说，在透镜单元11a操作的同时，即，在执行变焦、对焦或孔径控制的同时，由于作为用于变焦、对焦或孔径控制的驱动源的致动器21a或22a的操作，在角速度传感器14和加速度传感器15中出现噪声。

甚至在可移动部的操作期间，相机抖动校正器13必须精确地计算相机抖动量δ，而不受由于透镜单元11a的可移动部导致的噪声的影响。因此，如图4中所示，相机抖动校正器13包括带通滤波器(BPF)41、高通滤波器(HPF)43、46和53、旋转角度计算器45、低通滤波器(LPF)51、平移加速度计算器55、平移速度计算器57、旋转半径计算器61、抖动量计算器62等。

来自角速度传感器14的输出信号(以下称为角速度信号)被输入到BPF41。BPF41从来自角速度传感器14的输出信号提取由于相机抖动校正而出现的在角度相机抖动θ的频带中的分量(例如，在1至10Hz的数量级上)，并且向A/D转换器42发送所提取的分量。A/D转换器42将在预定频带中的输入角速度信号转换为数字信号，并且向HPF45输入该数字信号。HPF45去除角速度信号的DC分量。从中切除DC分量的角速度信号被输入到相位补偿电路44。其后，相位补偿的角速度信号被输出为角速度ω。角速度ω被输入到旋转角度计算器45和旋转半径计算器61。旋转角度计算器45对角速度ω积分以获得旋转角度。HPF46从旋转角度中去除DC分量，以获得角度相机抖动θ。然后，向抖动量计算器62输入角度相机抖动θ。

相比之下，来自加速度传感器15的平移加速度(即，平移加速度信号)被输入到LPF51。LPF51从平移加速度中去除噪声。A/D转换器52将平移加速度转换为数字信号，并且然后将数字信号输出到HPF53。HPF53是用于去除由重力导致的加速度分量的滤波器。HPF53的截止频率是大约1Hz。HPF53从中去除重力加速度分量的平移加速度被作为第一平移加速度Acc1输入到平移加速度计算器55。

平移加速度计算器55连接到透镜单元11a，从而获得在透镜单元11中的可移动部的驱动状态，诸如放大透镜的位置信息P1、对焦透镜的位置信息P2和孔径光阑22的孔径信息P3。平移加速度计算器55通过参考所获得的信息P1、P2和P3，根据透镜单元11a的驱动状态，来计算在图像拾取装置10中引起的加速度(以下称为内部加速度)。从第一平移加速度Acc1去除内部加速度，从而获得第二平移加速度Acc2。

相位补偿电路56补偿第二平移加速度Acc2的相位，并且然后向平移速度计算器57输出相位补偿的第二平移加速度Acc2。平移速度计算器57对平移加速度Acc2积分，以计算移位相机抖动Y的平移速度V。所获得的移位相机抖动Y的平移速度V被输入到旋转半径计算器61。

旋转半径计算器61基于角速度ω和平移速度V来计算由于在图像拾取装置10中引起的角度相机抖动θ导致的旋转半径R(参见图2)。具体地说，旋转半径计算器61通过将平移速度V除以角速度ω来计算旋转半径R’(R’=V/ω)。通过由此计算的旋转半径R’来限定旋转中心C’。然而，由旋转半径R’限定的旋转中心C’不反映透镜单元11a的成像光学***的光学状态，并且因此，旋转中心C’不必精确。因此，旋转半径计算器61基于来自CPU37的诸如加速度传感器的位置、成像光学***的主点、被摄体距离等的信息来校正旋转半径R’和旋转中心C’，从而计算反映成像光学***的光学状态并且因此是精确的旋转中心C和旋转半径R。由旋转半径计算器61计算的旋转半径R被输入到抖动量计算器62。

抖动量计算器62接收来自HPF46的角度相机抖动θ和来自旋转半径计算器61的旋转半径R。另外，抖动量计算器62从CPU37接收图像放大率β和焦距f。抖动量计算器62基于由δ=(1+β)fθ+βRθ表达的数学表达式，使用角度相机抖动θ、旋转半径R、图像放大率β和焦距f来计算相机抖动量δ。在此，抖动量计算器62通过基于加速度传感器15的灵敏度的增益校正来校正旋转半径R的值。注意，在相机抖动量δ的数学表达式中的“fθ”被称为灵敏度。致动器23a驱动相机抖动校正透镜23从而消除由抖动量计算器62计算的相机抖动量δ。因此，抑制了由于相机抖动导致的图像模糊的出现。

图像拾取装置10甚至能够在透镜单元11a中包含的诸如透镜组21和孔径光阑22的可移动部操作的同时连续地校正相机抖动。这是因为平移加速度计算器55基于来自加速度传感器15的输出值来从第一平移加速度Acc1去除由透镜组21或孔径光阑22的操作而引起的内部加速度，使得消除在图像拾取装置10中的可移动部的影响。

如图5中所示，平移加速度计算器55从HPF53获取第一平移加速度Acc1(步骤S01)。同时，平移加速度计算器55分别获取放大透镜的位置信息P1、对焦透镜的位置信息P2和孔径信息P3来作为透镜组21的信息(步骤S02至步骤S04)。然后，将放大透镜的位置信息P1二次微分，从而计算由于放大透镜的驱动导致的内部加速度(以下称为变焦驱动加速度)(步骤S03)。以类似的方式，将对焦透镜的位置信息P2二次微分，从而计算由于对焦透镜的驱动导致的内部加速度(以下称为对焦驱动加速度)(步骤S04)。而且，基于孔径信息P3来计算由于孔径光阑22的驱动导致的内部加速度(以下称为孔径驱动加速度)(步骤S05)。

在此，例如，能够通过使用初始位置x₀、目标位置x_f、时间t和目标到达时间t_f的五次函数x(t)来表达信息P1、信息P2和信息P3的每一个，如在下面的数学表达式1中所示。定义五次函数x(t)使得在移动时间上的加速度的微分值上的改变变为最小。另外，通过下面的数学表达式2来表达通过对数学表达式1微分而获得的内部加速度α(t)。

[数学表达式1]

$x\left(t\right)=x_0-6\frac{x_0-x_f}{{t_f}^5}{t}^5+15\frac{x_0-x_f}{{t_f}^4}{t}^4-10\frac{x_0-x_f}{{t_f}^3}{t}^3$

[数学表达式2]

$\mathrm{\α}\left(t\right)=-120\frac{x_0-x_f}{{t_f}^5}{t}^3+180\frac{x_0-x_f}{{t_f}^4}{t}^2-60\frac{x_0-x_f}{{t_f}^3}t$

接下来，平移加速度计算器55将三种所计算的内部加速度的频率分量分别与HPF53的截止频率fc作比较(步骤S08)。在所有三种内部加速度的频率分量都低于截止频率fc的情况下，将第一平移加速度Acc1输出为由于移位相机抖动Y(外部因素)而出现的第二平移加速度Acc2(步骤S09)。相反，在内部加速度的频率分量高于截止频率fc的情况下，从自HPF53输入的第一平移加速度Acc1减去具有超过截止频率fc的频率分量的内部加速度(步骤S10)。然后，通过从第一平移加速度Acc1减去内部加速度而获得的值被输出为由于移位相机抖动Y导致出现的第二平移加速度Acc2(步骤S11)。

对于变焦驱动加速度、对焦驱动加速度和孔径驱动加速度的每一个进行在截止频率fc和内部加速度的频率分量之间的比较。而且，在内部加速度的频率分量低于截止频率fc的情况下不从第一平移加速度Acc1减去内部加速度的原因是：即使由于内部加速度导致的噪声被叠加并且被加速度传感器15检测到，HPF53也去除了由于内部加速度导致的噪声。因此，如果平移加速度计算器55从第一平移加速度Acc1进一步减去具有低于截止频率fc的频率分量的内部加速度，则引起多余的相减，这导致噪声的叠加。

如上所述，平移加速度计算器55通过去除内部加速度来精确地计算由于移位相机抖动Y导致出现的第二平移加速度Acc2。因此，基于第二平移加速度Acc2计算的平移速度V和旋转半径R是不受内部加速度影响的精确值。因此，即使在透镜组21或孔径光阑22操作的同时也能够在图像拾取装置10中精确地校正相机抖动。

注意，根据上面的第一实施例，平移加速度计算器55连接到透镜单元11a，从而获得放大透镜的位置信息P1、对焦透镜的位置信息P2和孔径信息P3。也能够从例如AF检测电路16、AE/AWB检测电路17或CPU37获得这样的信息。而且，平移加速度计算器55基于放大透镜的位置信息P1、对焦透镜的位置信息P2和孔径信息P3来计算内部加速度。然而，也能够直接地从AF检测电路16、AE/AWB检测电路或CPU37来获得内部加速度，而不是获得位置信息并且使用该位置信息来计算内部加速度。

[第二实施例]

根据上面的第一实施例，平移加速度计算器55通过下述方式来精确地获得第二平移加速度Acc2：将内部加速度的频率分量与HPF53的截止频率fc作比较，并且从第一平移加速度Acc1减去具有高于截止频率fc的频率分量的内部加速度。然而，能够省略HPF53。而且，通常，通过特定的驱动样式来驱动可移动部。在该情况下，能够基于驱动样式来获得内部加速度。

图6图示没有提供HPF53但是被提供有内部加速度计算器73的相机抖动校正机构。LPF51从中去除了噪声的、来自加速度传感器15的检测信号被A/D转换器52转换为数字信号，并且然后被输出为第一平移加速度Acc1。第一平移加速度Acc1被输入到平移加速度计算器72。平移加速度计算器72也从内部加速度计算器73接收内部加速度。平移加速度计算器72通过从第一平移加速度Acc1减去内部加速度来计算由于移位相机抖动Y而出现的平移加速度Acc2，并且然后向相位补偿电路56输入第二平移加速度Acc2。

透镜组21和孔径光阑22被预定特定驱动样式驱动。内部加速度计算器73基于透镜组21和孔径光阑22的驱动样式来计算内部加速度。例如，在通过所谓的梯形速度控制来调节透镜组21和变焦和对焦与孔径光阑22的孔径控制的情况下，在增大/减小它们的每个的速度时的加速度被输入到平移加速度计算器72。根据梯形速度控制，使得诸如光阑叶片的可移动部在其速度以预定义的加速度增大的同时移动。当其速度达到指定的最大速度时，使得光阑叶片以最大速度移动预定距离。其后，在其速度以预定义的加速度减小时，使得光阑叶片移动直到它到达目标位置。因此，内部加速度计算器73从CPU37获得关于驱动样式的信息，诸如在驱动可移动部的每一个时指定的最大速度和移动距离(以下称为驱动样式)，并且基于所获得的驱动样式来计算在增大/减小可移动部的每一个的速度时引起的内部加速度。

在具有如上所述的配置的相机抖动校正器71中，平移加速度计算器72如下计算由于移位相机抖动Y导致出现的第二平移加速度Acc2。如图7中所示，平移加速度计算器72获取基于加速度传感器15的测量获得的第一平移加速度Acc1(步骤S21)。结果，平移加速度计算器72从内部加速度计算器73获取变焦驱动加速度、对焦驱动加速度和孔径驱动加速度的每一个作为内部加速度(步骤S22至S24)。然后，从第一平移加速度Acc1减去变焦驱动加速度、对焦驱动加速度和孔径驱动加速度的每一个(步骤S25)。通过从第一平移加速度Acc1减去所有的内部加速度而获得的第二平移加速度Acc2被输出为由于移位相机抖动Y导致的平移加速度。

旋转半径计算器61基于如上所述由平移加速度计算器72计算的第二平移加速度Acc2来计算旋转半径R。接下来，通过抖动量计算器62计算相机抖动量δ。

如上所述，在第二实施例的相机抖动校正器71中，即使不使用HPF53，也能够通过下述方式来精确地计算由于移位相机抖动Y导致出现的第二平移加速度Acc2：由平移加速度计算器72基于加速度传感器15的输出值来从第一平移加速度Acc1减去所有的内部加速度。由此，即使不使用HPF53，也能够在透镜组21和孔径光阑22操作的同时精确地计算旋转半径R和相机抖动量δ，并且校正相机抖动。

例如，通过步进电机来驱动透镜组21的变焦或对焦。在步进电机的梯形速度控制中，在步进电机开始旋转时，其速度增大，如在图8A中的速度样式所示。在速度在时间2t₁达到目标速度V_ref后，在保持目标速度V_ref的同时继续步进电机的旋转。在速度样式中，驱动步进电机的脉冲数量被用作距离。

在图8B中示出根据在步进电机的速度上的增大的内部加速度α(t)。内部加速度α(t)根据时间t来改变，并且被下面的数学表达式表达。在此，建立通过A_max=V_ref/t₁表达的关系式。

当满足0≤t≤t₁时，α(t)等于(A_max/t1)×t。

α(t)=(A_max/t1)×t

当满足t₁<t≤2t₁时，α(t)等于(A_max/t1)×t+2A_max。

α(t)=(A_max/t1)×t+2A_max

当满足2t₁<t时，α(t)等于0。

α(t)=0

增大步进电机的速度，并且然后，使得步进电机以预定速度旋转。当步进电机接近目标位置时，其速度降低，并且停止步进电机的旋转，如图9中所示。在图9B中示出在降低步进电机的速度时的内部加速度α(t)。通过下面的数学表达式来表达内部加速度α(t)。在此，V表示在开始减速时的步进电机的速度，并且建立通过A_max=V_ref/t₁表达的关系式。

当满足0≤t≤t₁时，α(t)等于-(A_max/t1)×t。

α(t)=-(A_max/t1)×t

当满足t₁<t≤2t₁时，α(t)等于(A_max/t1)×t-2A_max。

α(t)=(A_max/t1)×t-2A_max

当满足2t₁<t时，α(t)等于0。

α(t)=0

根据上面的第二实施例，内部加速度计算器73计算由于透镜组21或孔径光阑22的操作导致的内部加速度。或者，类似于第一实施例，平移加速度计算器72可以基于信息P1、P2、P3等来计算内部加速度的每一个。

根据第二实施例，通过梯形速度控制来控制透镜组21或孔径光阑22的操作。然而，透镜组21或孔径光阑22可以基于例如三次或更高阶样条函数来操作。基于可移动部的每一个的当前位置、目标位置和在可移动部的每一个应当通过的路径上的一个或多个位置(一个或多个指定位置)来限定样条函数的具体形状(即，透镜组21或孔径光阑22的具体轨迹)。因此，在基于样条函数来驱动透镜组21或孔径光阑22的情况下，内部加速度计算器73获取包括可移动部的每一个的当前位置、目标位置和指定位置的信息，从而计算可移动部的每一个的样条函数。将所获得的样条函数的每一个二次微分，以计算可移动部的每一个的内部加速度。注意，在基于样条函数来驱动透镜组21或孔径光阑22的情况下，需要使用三次或更高阶样条函数，使得可进行二阶微分。而且，为了使得容易限定样条函数的形状，优选的是，基于尽可能低阶的样条函数来驱动透镜组21或孔径光阑22。因此，优选地使用三次样条函数。

例如，通过下面的数学表达式来表达示出从X_j至X_j+1的间隔的曲线的三次样条函数S_j(x)。

S_j(x)=a_j(x-x_j)³+b_j(x-x_j)²+c_j(x-x_j)+d_j

在此，通过下面的数学表达式来表达内部加速度。

α(t)=6a_j(x-x_j)+2b_j

注意，j=0,1,2,…,N-1。

当通过步进电机驱动透镜21等时，优选地使用梯形速度控制。而且，当使用音圈电机(VCM)或DC电机时，基于在数学表达式1中的五次函数或样条函数的控制是优选的。因此，可以使用DC电机通过样条函数来控制放大透镜，并且可以使用步进电机通过梯形速度控制或使用音圈电机通过样条函数来控制对焦透镜。如上所述，在其中在图像拾取装置10中的可移动部的每一个被不同的模式控制的情况下，可以任意地组合上面的第二实施例及其修改实施例。在任何一种情况下，在平移加速度计算器72中基于加速度传感器15的输出值来从第一平移加速度Acc1减去内部加速度是足够的。这对于其中如上所述平移加速度计算器55从AF检测电路16、AE/AWB检测电路17、CPU37等获取内部加速度的信息的第一实施例也成立。

根据上面的第一和第二实施例，成像光学***包括相机抖动校正透镜23，并且使得相机抖动校正透镜23在垂直于光轴L的平面中移动，从而校正相机抖动。另外，也能够通过沿着成像表面移动成像设备12或移动整个成像光学***来校正相机抖动。

内部加速度由于除了透镜单元11a之外的因素而出现。例如，在通过驱动在取景器的光学路径上布置的用于对焦的镜或透镜设备或其他可移动部而出现内部加速度的情况下，从第一平移加速度Acc1减去内部加速度就足够了。

注意，成像设备可以是CMOS图像传感器而不是CCD图像传感器。

附图标号的描述

10    图像拾取装置

11a   透镜单元

11b   相机主体

12    成像设备

21    透镜组

22    孔径光阑

23    相机抖动校正透镜

21a、22a、23a  致动器

Claims (14)

1.一种图像拾取装置，具有在成像光轴上布置的成像设备、用于在所述成像设备上形成被摄体图像的成像光学***、和在其操作期间伴随内部加速度的出现的可移动部，所述图像拾取装置包括：

角速度检测器，所述角速度检测器用于根据所述图像拾取装置的旋转来检测角速度；

加速度检测器，所述加速度检测器用于根据所述图像拾取装置的平移运动来检测第一平移加速度；

平移加速度计算器，所述平移加速度计算器用于通过从所述第一平移加速度减去所述内部加速度，来计算由外部因素对于所述图像拾取装置引起的第二平移加速度；

平移速度计算器，所述平移速度计算器用于通过对所述第二平移加速度积分，来计算平移速度；

旋转半径计算器，所述旋转半径计算器用于基于所述角速度和所述平移速度来计算旋转半径；

旋转角度计算器，所述旋转角度计算器用于通过对所述角速度积分来计算旋转角度；

抖动量计算器，所述抖动量计算器用于基于所述旋转角度和所述旋转半径，来计算包含角度相机抖动和移位相机抖动的相机抖动量，所述角度相机抖动由于所述成像光轴的旋转而出现，以及所述移位相机抖动由于所述成像光轴的平行移位而出现；以及

驱动器，所述驱动器用于在消除所述相机抖动量的方向上，移动所述成像光学***整体或构成所述成像光学***的光学部件，或者移动所述成像设备，从而校正所述角度相机抖动和所述移位相机抖动。

2.根据权利要求1所述的图像拾取装置，进一步包括高通滤波器，所述高通滤波器用于从所述第一平移加速度中去除重力加速度的分量，其中，

所述平移加速度计算器将所述内部加速度的频率分量与所述高通滤波器的截止频率作比较，以及当所述内部加速度的所述频率分量低于所述截止频率时，将所述第一平移加速度输出为所述第二平移加速度，而不从所述第一平移加速度减去所述内部加速度，以及当所述内部加速度的所述频率分量高于所述截止频率时，将通过从所述第一平移加速度减去所述内部加速度而获得的值输出作为所述第二平移加速度。

3.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述平移加速度计算器在所述可移动部的操作期间获取所述可移动部的位置信息，并且将所述位置信息二次微分，从而计算所述内部加速度。

4.根据权利要求1所述的图像拾取装置，进一步包括内部加速度计算器，所述内部加速度计算器用于基于用于驱动所述可移动部的预定驱动样式，来计算所述内部加速度。

5.根据权利要求4所述的图像拾取装置，其中

基于梯形速度控制来限定所述驱动样式，以及

所述内部加速度计算器基于用于确定所述梯形速度控制方面的参数，来计算所述内部加速度。

6.根据权利要求4所述图像拾取装置，其中

基于三次或更高阶样条函数来限定所述驱动样式，以及

所述内部加速度计算器通过将所述样条函数二次微分，来计算所述内部加速度。

7.根据权利要求4所述的图像拾取装置，其中

基于下面的五次函数来限定所述驱动样式，通过使用初始位置x₀、目标位置x_f、时间t和目标到达时间t_f来表达所述下面的五次函数，以及

所述内部加速度计算器通过将所述下面的五次函数二次微分来计算所述内部加速度。

$x\left(t\right)=x_0-6\frac{x_0-x_f}{{t_f}^5}{t}^5+15\frac{x_0-x_f}{{t_f}^4}{t}^4-10\frac{x_0-x_f}{{t_f}^3}{t}^3$

8.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述可移动部是所述成像光学***的部件。

9.根据权利要求8所述的图像拾取装置，其中，所述可移动部是在变焦时沿着所述成像光轴移动的放大透镜，或者是用于驱动所述放大透镜的透镜驱动机构。

10.根据权利要求8所述的图像拾取装置，其中，所述可移动部是在对焦时沿着所述成像光轴移动的对焦透镜，或者是用于驱动所述对焦透镜的透镜驱动机构。

11.根据权利要求8所述的图像拾取装置，其中，所述可移动部是用于在调整曝光量时通过多个光阑叶片在所述成像光轴上形成孔径开口的孔径光阑设备，或者是用于移动所述光阑叶片的孔径驱动机构。

12.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述可移动部是在取景器的光学路径上能移动的光学部件。

13.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述抖动量计算器获取图像放大率和焦距，并且通过使用所述图像放大率、所述焦距、所述旋转角度和所述旋转半径来计算所述相机抖动量。

14.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述相机抖动校正器通过驱动在所述成像光学***中包含的相机抖动校正透镜，来校正所述角度相机抖动和所述移位相机抖动。

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